JPH0258345B2 - - Google Patents
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- JPH0258345B2 JPH0258345B2 JP15711186A JP15711186A JPH0258345B2 JP H0258345 B2 JPH0258345 B2 JP H0258345B2 JP 15711186 A JP15711186 A JP 15711186A JP 15711186 A JP15711186 A JP 15711186A JP H0258345 B2 JPH0258345 B2 JP H0258345B2
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明は耐摩耗性被膜及びその形成方法に係
り、特に保油性が高く耐摩耗性に著しく優れた被
膜及びその形成方法に関するものである。 [従来の技術] 機械部品や各種装置の構成材料は、十分な機械
的強度以外に、使用目的に応じた耐摩耗性、耐食
性等の特性を備えていることが必要となる。しか
して、耐摩耗性の高い材料は、多くの場合靭性が
低いなど、1種類の材料では2以上の特性を同時
に具備せしめることは容易ではない。 そこで、部材表面に耐摩耗性の高い材料を被覆
する表面処理法が種々開発されている。 このような表面処理方法には、メツキ、ほうろ
う引き、蒸着、溶射、肉盛り熔接、など各種のも
のが知られている。このうち、溶射法によれば、
部材表面に金属やセラミツクスなどを溶融状態に
し高速度で基板に衝突させ被膜を形成させるもの
であるところから、各種の金属やセラミツクス或
いはこれらを複合したサーメツトの被膜を形成で
きる。そして、例えば金属を溶射することにより
防食性、耐熱性、導電性等の特性を具備せしめる
ことができる。 [発明が解決しようとする問題点] 部材表面に、例えば硬質金属を溶射した場合に
は、耐摩耗性はそれだけ高められるものの、部材
が他の部材と摺動する摺動部材である場合には、
摺動摩耗に伴つて表面が過度に平滑になり、焼き
付けを起す恐れがある。即ち、潤滑油を摺動面に
供給するタイプのものにおいては、表面が過度に
平滑であると摺動面の油の保持特性(保油性)が
低くなり、油切れを起こして焼き付けを生じ易く
なる。 また、セラミツクを溶射した場合には、被膜の
硬度が高いところから耐摩耗性を高めることがで
きるが、同様に部材が摺動部材である場合には、
被膜表面の粗度が高いので摺動特性がやはり低い
ものとならざるを得ない。又、硬度の高いセラミ
ツクス被膜が相手材を損傷する恐れがある。 [問題点を解決するための手段] 本発明の耐摩耗性被膜は、モリブデン(Mo)
又はMo合金5〜85重量部とCr2O395〜15重量部
とから構成されるものである。 また、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法は、こ
のような被膜をMo又はMo合金とCr2O3を原料と
して、部材表面に溶射して形成するようにしたも
のである。 なお、本発明において、Mo合金とは、Fe30%
以下、Al10%以下、Ni10%以下、Cr15%以下、
Co10%以下、C3%以下を含有し、残部が実質的
にMoよりなるものである。なお、%は重量%で
ある。以下に、これら合金化元素添加割合につい
て説明する。 Feは安価でありMo合金の価格を低下させるこ
とができるが、適度に多いとMo合金の耐摩耗性
及び融点を低下させるので、Feは30%以下とり
わけ20%以下の添加量とするのが好ましい。 Alは金属組織の微細化を図り、その耐食性を
高めることができるが、適度に多量であるとMo
合金の耐食性及び融点を低下させるので、10%以
下とりわけ7%以下の添加量とするのが好まし
い。 Niは基地の強化に有効であるが、過度に多く
なると異種組織を発生し易くなる。そのため、
Niは10%以下とりわけ7%以下の添加量とする
のが好ましい。 Crは基地の耐食性を高めるが、炭化物生成傾
向が強く、その含有量が過度に多くなると金属組
織の靭性が低下し易くなる。そこで、Crは15%
以下とりわけ10%以下の添加量とするのが好まし
い。 Coは基地の強化に有効に作用するが、過度に
多くなると基地の融点を低下させるので、10%以
下とりわけ7%以下の添加量とするのが好まし
い。 Cは基地の耐焼付性、耐摩耗性を高める作用が
あるが、過度に多くなると炭化物析出量が多くな
つたり、基地それ自体の強度を低下させるので、
3%以下の添加量とするのが好ましい。 なお、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法に好適
な原料粉末は、Mo合金の代わりに、これら添加
元素の一部又は全部をMoに、もしくは、一部を
Mo合金に併用したものでもよいし、これらの元
素を一度溶解した後、何らかの方法で目的の形状
としたものでも良い。 溶射の際の原料として、粉末を用いる場合に
は、Mo又はMo合金の好ましい粒径は5〜63μm
とりわけ10〜40μmである。またCr2O3の好まし
い粒径は5〜63μmとりわけ10〜44μmである。
また、一度溶解した後、粉末状としたものについ
ては、5〜63μmの粒径とするのが好ましい。 本発明において、耐摩耗性被膜のMo又はMo
合金とCr2O3との混合率は、Mo又はMo合金5〜
85重量部、Cr2O395〜15重量部である。Cr2O3含
有率がこの範囲よりも多くなると、被膜中の金属
量が相対的に小さくなつて被膜の靭性が低下し易
い。また、Cr2O3の含有範囲が上記範囲よりも少
い場合には、被膜の耐摩耗性が低下する。 本発明の耐摩耗性被膜の形成に使用される原料
は、例えば、Mo又はMo合金とCr2O3との所定量
を混合した後、必要に応じて焼結あるいは溶解す
ることにより作製される。 本発明明の方法において、Mo又はMo合金と
Cr2O3を原料として、部材表面に溶射した後、こ
の被膜の表面に更にレーザビームを照射し、被膜
の溶融を促進してもよい。このようなレーザ照射
は、原料の溶融が不十分である場合に行うに好適
であるが、十分に溶融した粉末が溶射された場合
であつても、溶射膜の密度を増大させる効果があ
る。また、被膜と基板の接合界面をも溶融する事
により、その接合強度を高め、あらゆる基板に形
成することが可能となるという効果も併せ持つ。 本発明の方法は、部材の材質を問わず殆ど全て
の材質の部材表面に被膜を形成することができ
る。また、形成する被膜の厚さは、溶射時間等の
溶射条件を変更することにより任意に調整するこ
とが可能である。 [作用] 本発明の耐摩耗性被膜は、高融点金属である
Mo又はMo合金と高硬度のセラミツクスである
Cr2O3とからなるサーメツト被膜である。このた
め、Mo又はMo合金の高靭性とCr2O3の耐熱性、
高硬度、化学的安定性の両者を兼備するものであ
る。 このような本発明の耐摩耗性被膜は、本発明の
方法により極めて有利に形成される。 なお、本発明の方法において、溶射直後あるい
は、溶射した後にレーザ溶融処理した被膜におい
ては、例えば、Cr2O3の含有率が95〜60重量部で
ある場合には、第1図に示すように被膜1はMo
相又はMo合金相粒子がCr2O3母相に分散してい
る構造のままであるが、被膜表面1aが他の部材
と摺動すると、第2図に示すようにCr2O3よりも
硬度の低いMo相又はMo合金相の層2が摩滅し、
Cr2O3相3が被膜面から突出するようにして露出
し、被膜表面に微小な多数の凹部5が形成され
る。この凹部5は良好な油溜部として作用し、潤
滑油の保油性が著しく高くなり、部材表面の耐摩
耗性が著しく向上される。 [実施例] 実施例1〜9、比較例1〜3 鋼製基板の表面に、第1表に示す原料粉末組成
となるように、Mo粉末及びCr2O3粉末を混合し
て(ただし、比較例1及び比較例3ではMo又は
Cr2O3粉末のいずれか一方を用いた。)プラズマ
溶射し被膜を形成することにより、表面が被膜で
被覆されたテストピースを製造し、これを加工し
てピン型試験片及びデイスク型試験片を製造し
た。 用いたMo粉末及びCr2O3粉末の粒径及び溶射
条件は次に示す通りである。 粒 径 Mo粉末:10〜53μm Cr2O3粉末:10〜44μm 溶射条件 溶射装置:プラズマ溶射装置 粉末供給量:1.5Kg/hr 得られたピン型試験片(回転側)12及びデイ
スク型試験片(固定側)11を第4図に示す装置
に回転力R及び垂直荷重Wが加えられるようにセ
ツトして、ピンオンデイスク摩耗試験を行ない、
摩耗量を測定した。なお、第4図において、13
はベルト、14はクラツチ、15はモーター、1
6は冷却油の流通管、17は潤滑剤、18はエア
シリンダである。この時の実験条件は第2表に示
す通りである。 また、各テストピースから曲げ試験用のテスト
ピースを切り出し、AE(アコーステイツクエミツ
シヨン)によつて皮膜の破壊状態を観察しながら
曲げ試験を行ない、破壊ひずみ値を調べた。 結果を第1表に示す。また、実施例3における
摩耗量と荷重との関係を第3図に示す。
り、特に保油性が高く耐摩耗性に著しく優れた被
膜及びその形成方法に関するものである。 [従来の技術] 機械部品や各種装置の構成材料は、十分な機械
的強度以外に、使用目的に応じた耐摩耗性、耐食
性等の特性を備えていることが必要となる。しか
して、耐摩耗性の高い材料は、多くの場合靭性が
低いなど、1種類の材料では2以上の特性を同時
に具備せしめることは容易ではない。 そこで、部材表面に耐摩耗性の高い材料を被覆
する表面処理法が種々開発されている。 このような表面処理方法には、メツキ、ほうろ
う引き、蒸着、溶射、肉盛り熔接、など各種のも
のが知られている。このうち、溶射法によれば、
部材表面に金属やセラミツクスなどを溶融状態に
し高速度で基板に衝突させ被膜を形成させるもの
であるところから、各種の金属やセラミツクス或
いはこれらを複合したサーメツトの被膜を形成で
きる。そして、例えば金属を溶射することにより
防食性、耐熱性、導電性等の特性を具備せしめる
ことができる。 [発明が解決しようとする問題点] 部材表面に、例えば硬質金属を溶射した場合に
は、耐摩耗性はそれだけ高められるものの、部材
が他の部材と摺動する摺動部材である場合には、
摺動摩耗に伴つて表面が過度に平滑になり、焼き
付けを起す恐れがある。即ち、潤滑油を摺動面に
供給するタイプのものにおいては、表面が過度に
平滑であると摺動面の油の保持特性(保油性)が
低くなり、油切れを起こして焼き付けを生じ易く
なる。 また、セラミツクを溶射した場合には、被膜の
硬度が高いところから耐摩耗性を高めることがで
きるが、同様に部材が摺動部材である場合には、
被膜表面の粗度が高いので摺動特性がやはり低い
ものとならざるを得ない。又、硬度の高いセラミ
ツクス被膜が相手材を損傷する恐れがある。 [問題点を解決するための手段] 本発明の耐摩耗性被膜は、モリブデン(Mo)
又はMo合金5〜85重量部とCr2O395〜15重量部
とから構成されるものである。 また、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法は、こ
のような被膜をMo又はMo合金とCr2O3を原料と
して、部材表面に溶射して形成するようにしたも
のである。 なお、本発明において、Mo合金とは、Fe30%
以下、Al10%以下、Ni10%以下、Cr15%以下、
Co10%以下、C3%以下を含有し、残部が実質的
にMoよりなるものである。なお、%は重量%で
ある。以下に、これら合金化元素添加割合につい
て説明する。 Feは安価でありMo合金の価格を低下させるこ
とができるが、適度に多いとMo合金の耐摩耗性
及び融点を低下させるので、Feは30%以下とり
わけ20%以下の添加量とするのが好ましい。 Alは金属組織の微細化を図り、その耐食性を
高めることができるが、適度に多量であるとMo
合金の耐食性及び融点を低下させるので、10%以
下とりわけ7%以下の添加量とするのが好まし
い。 Niは基地の強化に有効であるが、過度に多く
なると異種組織を発生し易くなる。そのため、
Niは10%以下とりわけ7%以下の添加量とする
のが好ましい。 Crは基地の耐食性を高めるが、炭化物生成傾
向が強く、その含有量が過度に多くなると金属組
織の靭性が低下し易くなる。そこで、Crは15%
以下とりわけ10%以下の添加量とするのが好まし
い。 Coは基地の強化に有効に作用するが、過度に
多くなると基地の融点を低下させるので、10%以
下とりわけ7%以下の添加量とするのが好まし
い。 Cは基地の耐焼付性、耐摩耗性を高める作用が
あるが、過度に多くなると炭化物析出量が多くな
つたり、基地それ自体の強度を低下させるので、
3%以下の添加量とするのが好ましい。 なお、本発明の耐摩耗性被膜の形成方法に好適
な原料粉末は、Mo合金の代わりに、これら添加
元素の一部又は全部をMoに、もしくは、一部を
Mo合金に併用したものでもよいし、これらの元
素を一度溶解した後、何らかの方法で目的の形状
としたものでも良い。 溶射の際の原料として、粉末を用いる場合に
は、Mo又はMo合金の好ましい粒径は5〜63μm
とりわけ10〜40μmである。またCr2O3の好まし
い粒径は5〜63μmとりわけ10〜44μmである。
また、一度溶解した後、粉末状としたものについ
ては、5〜63μmの粒径とするのが好ましい。 本発明において、耐摩耗性被膜のMo又はMo
合金とCr2O3との混合率は、Mo又はMo合金5〜
85重量部、Cr2O395〜15重量部である。Cr2O3含
有率がこの範囲よりも多くなると、被膜中の金属
量が相対的に小さくなつて被膜の靭性が低下し易
い。また、Cr2O3の含有範囲が上記範囲よりも少
い場合には、被膜の耐摩耗性が低下する。 本発明の耐摩耗性被膜の形成に使用される原料
は、例えば、Mo又はMo合金とCr2O3との所定量
を混合した後、必要に応じて焼結あるいは溶解す
ることにより作製される。 本発明明の方法において、Mo又はMo合金と
Cr2O3を原料として、部材表面に溶射した後、こ
の被膜の表面に更にレーザビームを照射し、被膜
の溶融を促進してもよい。このようなレーザ照射
は、原料の溶融が不十分である場合に行うに好適
であるが、十分に溶融した粉末が溶射された場合
であつても、溶射膜の密度を増大させる効果があ
る。また、被膜と基板の接合界面をも溶融する事
により、その接合強度を高め、あらゆる基板に形
成することが可能となるという効果も併せ持つ。 本発明の方法は、部材の材質を問わず殆ど全て
の材質の部材表面に被膜を形成することができ
る。また、形成する被膜の厚さは、溶射時間等の
溶射条件を変更することにより任意に調整するこ
とが可能である。 [作用] 本発明の耐摩耗性被膜は、高融点金属である
Mo又はMo合金と高硬度のセラミツクスである
Cr2O3とからなるサーメツト被膜である。このた
め、Mo又はMo合金の高靭性とCr2O3の耐熱性、
高硬度、化学的安定性の両者を兼備するものであ
る。 このような本発明の耐摩耗性被膜は、本発明の
方法により極めて有利に形成される。 なお、本発明の方法において、溶射直後あるい
は、溶射した後にレーザ溶融処理した被膜におい
ては、例えば、Cr2O3の含有率が95〜60重量部で
ある場合には、第1図に示すように被膜1はMo
相又はMo合金相粒子がCr2O3母相に分散してい
る構造のままであるが、被膜表面1aが他の部材
と摺動すると、第2図に示すようにCr2O3よりも
硬度の低いMo相又はMo合金相の層2が摩滅し、
Cr2O3相3が被膜面から突出するようにして露出
し、被膜表面に微小な多数の凹部5が形成され
る。この凹部5は良好な油溜部として作用し、潤
滑油の保油性が著しく高くなり、部材表面の耐摩
耗性が著しく向上される。 [実施例] 実施例1〜9、比較例1〜3 鋼製基板の表面に、第1表に示す原料粉末組成
となるように、Mo粉末及びCr2O3粉末を混合し
て(ただし、比較例1及び比較例3ではMo又は
Cr2O3粉末のいずれか一方を用いた。)プラズマ
溶射し被膜を形成することにより、表面が被膜で
被覆されたテストピースを製造し、これを加工し
てピン型試験片及びデイスク型試験片を製造し
た。 用いたMo粉末及びCr2O3粉末の粒径及び溶射
条件は次に示す通りである。 粒 径 Mo粉末:10〜53μm Cr2O3粉末:10〜44μm 溶射条件 溶射装置:プラズマ溶射装置 粉末供給量:1.5Kg/hr 得られたピン型試験片(回転側)12及びデイ
スク型試験片(固定側)11を第4図に示す装置
に回転力R及び垂直荷重Wが加えられるようにセ
ツトして、ピンオンデイスク摩耗試験を行ない、
摩耗量を測定した。なお、第4図において、13
はベルト、14はクラツチ、15はモーター、1
6は冷却油の流通管、17は潤滑剤、18はエア
シリンダである。この時の実験条件は第2表に示
す通りである。 また、各テストピースから曲げ試験用のテスト
ピースを切り出し、AE(アコーステイツクエミツ
シヨン)によつて皮膜の破壊状態を観察しながら
曲げ試験を行ない、破壊ひずみ値を調べた。 結果を第1表に示す。また、実施例3における
摩耗量と荷重との関係を第3図に示す。
【表】
【表】
【表】
第1表より、本発明に係る耐摩耗性被膜は著し
く耐摩耗性に優れる上に、強度も高いことが明ら
かである。 比較例 4 片状黒鉛鋳鉄によりピン型試験片とデイスク型
試験片とを製造し、実施例1と同様にして摩耗試
験を行ない、摩耗量と荷重との関係を第3図に示
した。 第3図から、本発明方法に従つて形成された被
膜は、鋳鉄に比べて一桁以上もその摩耗量が少な
いことが明らかである。 実施例 10 Moの替わりにMo合金を用い、Cr2O3の混合比
率を95重量%としたこと以外は実施例1と同様に
して基板表面にMo合金とCr2O3とからなる被膜
を形成し、摩耗試験を行なつた。なお、Mo合金
の組成は次に示す通りである。 Mo:70% Fe:15% Co:5% Ni:5% Al:5% C:2% その結果、Cr2O3−Mo合金よりなる被膜も実
施例1と同様、極めて耐摩耗性に優れることが判
明した。 実施例 11 実施例10において、Mo合金とCr2O3との混合
比を85:15としたこと、及び溶射被膜形成後に更
にレーザビームを照射したこと以外は実施例10と
同様の操作によつて基板表面に被膜を形成し、摩
耗試験を行なつた。 なお、レーザ照射条件は次の通りである。 レーザ装置の機種:CO2レーザ 出 力:3.5kw 走査速度:0.4m/sec その結果、本実施例で形成された被膜も、実施
例1で形成された被膜と同様に極めて耐摩耗性に
優れていることが判明した。 [効果] 以上詳述した通り、本発明の耐摩耗性被膜は、
良好な保油性を有し、著しく耐摩耗性及び耐スカ
ツフ性に優れ、しかもその機械的強度も高いもの
である。しかして、このような被膜は本発明の方
法によりあらゆる材料の基板表面に極めて容易に
形成される。 本発明によれば、潤滑油を用いる摺動部材等の
耐久性を大幅に延長することが可能である。
く耐摩耗性に優れる上に、強度も高いことが明ら
かである。 比較例 4 片状黒鉛鋳鉄によりピン型試験片とデイスク型
試験片とを製造し、実施例1と同様にして摩耗試
験を行ない、摩耗量と荷重との関係を第3図に示
した。 第3図から、本発明方法に従つて形成された被
膜は、鋳鉄に比べて一桁以上もその摩耗量が少な
いことが明らかである。 実施例 10 Moの替わりにMo合金を用い、Cr2O3の混合比
率を95重量%としたこと以外は実施例1と同様に
して基板表面にMo合金とCr2O3とからなる被膜
を形成し、摩耗試験を行なつた。なお、Mo合金
の組成は次に示す通りである。 Mo:70% Fe:15% Co:5% Ni:5% Al:5% C:2% その結果、Cr2O3−Mo合金よりなる被膜も実
施例1と同様、極めて耐摩耗性に優れることが判
明した。 実施例 11 実施例10において、Mo合金とCr2O3との混合
比を85:15としたこと、及び溶射被膜形成後に更
にレーザビームを照射したこと以外は実施例10と
同様の操作によつて基板表面に被膜を形成し、摩
耗試験を行なつた。 なお、レーザ照射条件は次の通りである。 レーザ装置の機種:CO2レーザ 出 力:3.5kw 走査速度:0.4m/sec その結果、本実施例で形成された被膜も、実施
例1で形成された被膜と同様に極めて耐摩耗性に
優れていることが判明した。 [効果] 以上詳述した通り、本発明の耐摩耗性被膜は、
良好な保油性を有し、著しく耐摩耗性及び耐スカ
ツフ性に優れ、しかもその機械的強度も高いもの
である。しかして、このような被膜は本発明の方
法によりあらゆる材料の基板表面に極めて容易に
形成される。 本発明によれば、潤滑油を用いる摺動部材等の
耐久性を大幅に延長することが可能である。
第1図及び第2図は本発明の方法によつて形成
された被膜の構成を示す模式的な断面図である。
第3図は実施例1及び比較例4の摩耗試験の結果
を示すグラフである。第4図は摩耗試験装置を示
す断面図である。 1……被膜、2……Mo相又はMo合金相、3
……Cr2O3相、4……基板、5……凹部。
された被膜の構成を示す模式的な断面図である。
第3図は実施例1及び比較例4の摩耗試験の結果
を示すグラフである。第4図は摩耗試験装置を示
す断面図である。 1……被膜、2……Mo相又はMo合金相、3
……Cr2O3相、4……基板、5……凹部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 Fe30%以下、Al10%以下、Ni10%以下、
Cr15%以下、Co10%以下、C3%以下、残部が実
質的にMoよりなるモリブデン合金、又は、モリ
ブデン5〜85重量部と、Cr2O395〜15重量部とか
ら構成されることを特徴とする耐摩耗性被膜。 2 モリブデン合金又はモリブデンとCr2O3とを
原料として、部材表面に溶射して、該溶材表面
に、Fe30%以下、Al10%以下、Ni10%以下、
Cr15%以下、Co10%以下、C3%以下、残部が実
質的にMoよりなるモリブデン合金、又は、モリ
ブデン5〜85重量部と、Cr2O395〜15重量部とか
ら構成される被膜を形成する工程を有することを
特徴とする耐摩耗性被膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15711186A JPS6314851A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 耐摩耗性被膜及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15711186A JPS6314851A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 耐摩耗性被膜及びその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6314851A JPS6314851A (ja) | 1988-01-22 |
| JPH0258345B2 true JPH0258345B2 (ja) | 1990-12-07 |
Family
ID=15642466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15711186A Granted JPS6314851A (ja) | 1986-07-03 | 1986-07-03 | 耐摩耗性被膜及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6314851A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0261050A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-03-01 | Tech Res Assoc Highly Reliab Marine Propul Plant | 耐摩耗性被膜の形成方法 |
| JPH05271898A (ja) * | 1992-02-17 | 1993-10-19 | Ind Technol Res Inst | 射出成形機における噴射スクリューの表面処理方法 |
| WO2003000946A1 (en) * | 2001-06-26 | 2003-01-03 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Sliding member and method for manufacture thereof |
-
1986
- 1986-07-03 JP JP15711186A patent/JPS6314851A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6314851A (ja) | 1988-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |